Diverzita bakteriálních a houbových symbiontů herbivorního hmyzu

Mgr. Denisa VIŠŇOVSKÁ

Disertační práce

Diversity of bacterial and fungal symbionts of herbivorous insects

Abstract:

Microorganisms cooperate with other organisms in numerous ecological interactions. Many of these interactions lead to long-term, close relationships. This thesis focuses on the role of microorganisms in insect herbivore-plant interactions. The literature review briefly summarizes recent knowledge about microbiome-insect-host plant interactions, and related topics, followed by four studies. The first study describes the bacterial and fungal communities of caterpillar guts and compares them with phylloplane of host plants, and provided the baseline for consecutive research, emphasising a new perspective of fungal involvement in insect-plant interactions. We found that the intestinal and leaf fungal microbiota had a generally similar genus richness, but with a greater number of samples analysed, the fungal richness increased faster in the gut of caterpillars than in phylloplane. The second study on the effects of the removal of the bacterial and fungal microbiota removal on the survival and development of bryophagous beetles (Coleoptera: Byrrhidae) showed that fungicides had a negative effect on the fitness of beetles (survival), which means survival and egg hatching. It seems that beneficial fungal microbiota is probably transmitted vertically through the eggs. The third study examined the relatively unknown mycobiome of ambrosia gall midge larvae (Diptera: Cecidomyiidae) and showed that the highest richness of fungal species was associated with the larvae, which contained approximately 30% of the recorded species that were not present in the interior or surface. The mycobiota of the interior of the ambrosia galls was dominated by Botryosphaeria dothidea. The fourth study focused on the microbiota of caterpillar gut, and the phyllospheres of host plants. Based on the large dataset, our analyses imply that the gut microbiota is shaped by complex factors, mainly by the specific environmental conditions of each herbivorous species, whereas the microbial composition of the phyllospheres is shaped by seasonal and spatial variability. The results represent a baseline for further studies on the functional diversity and co-evolution of microorganisms and herbivorous insects.

Abstract:

Mikroorganismy vytvářejí s jinými organismy řadu ekologických interakcí a mnohé z těchto interakcí vedou k dlouhodobým těsným vztahům. Tato práce je zaměřena na roli mikroorganismů v interakcích herbivorní hmyz-rostlina. Rešeršní část práce stručně shrnuje nejnovější poznatky o interakcích mikrobiom-hmyz-hostitelská rostlina a související témata. Následují čtyři studie, z nichž první popisuje bakteriální a houbová společenstva ve střevech larev motýlů a porovnává je s fyloplánem hostitelských rostlin. Tato studie představovala základ pro navazující výzkum s důrazem na nový pohled na zapojení hub do interakcí hmyzu a rostlin. Zjistili jsme, že střevní a listová houbová mikrobiota měla obecně podobnou rodovou pestrost, ale s větším počtem analyzovaných vzorků se pestrost hub zvyšovala rychleji ve střevě housenek než ve fyloplánu. Druhá studie o účincích odstranění bakteriální a houbové mikrobioty na přežití a vývoj bryofágních brouků (Coleoptera: Byrrhidae) ukázala, že fungicidy měly negativní vliv na zdatnost (přežití) brouků i při líhnutí vajíček. Zdá se, že prospěšná houbová mikrobiota je pravděpodobně přenášena vertikálně přes vajíčka. Třetí studie zkoumala relativně neznámý mykobiom larev ambroziových bejlomorek (Diptera: Cecidomyiidae). Největší druhové bohatství bylo zjištěno u larev, kde se zhruba třetina zjištěných druhů nevyskytovalo uvnitř ani na povrchu. Uvnitř hálek dominovala houba Botryosphaeria dothidea. Čtvrtá studie se zaměřila na mikrobiotu střeva larev motýlů a jejich hostitelských rostlin. Na základě rozsáhlého souboru dat, naše analýzy naznačují, že střevní mikrobiota je utvářena komplexními faktory, zejména specifickými podmínkami prostředí každého herbivorního druhu, zatímco mikrobiální složení fylosfér je utvářeno sezónní a prostorovou variabilitou. Výsledky výzkumu představují základ pro další studie funkční diverzity a koevoluce mikroorganismů a herbivorního hmyzu.

Keywords

Byrrhidae, Cecidomyiidae, DNA barcoding, DNA metabarcoding, druhová pestrost, hmyzí guildy, Illumina Miseq, kultivace, Lepidoptera, střevní mikrobiom, symbióza

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 8. 2022

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 9. 2022
• Vedoucí: doc. Mgr. Pavel Drozd, Ph.D., doc. Mgr. Pavel Drozd, Ph.D.

OSTRAVSKÁ UNIVERZITA

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Biologie / Biologie